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Alt 09.06.2003, 22:27     #8
Hermann   Hermann ist offline
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E63 645Ci, E36 318i Cabrio, E39 523i Touring und Piaggio
8. Die Passive Sicherheit:Ein anspruchsvolles Gesamtkonzept.

Die Highlights.
  • Richtungweisende Karosseriestruktur.
  • Advanced Safety Electronics (ASE) mit Lichtleitertechnik.
  • Advanced ITS Kopfairbags vorne und hinten.
  • Aktive Kopfstützen für Fahrer und Beifahrer.
Im Bereich Passive Sicherheit kann BMW über die letzten drei Fahrzeug-Generationen hinweg einen enormen Fortschritt verzeichnen. Dieses Mehr an Sicherheit wird in der Öffentlichkeit oftmals nur sehr vordergründig kommuniziert, drehen sich viele vermeintlich kundenrelevanten Fragen doch immer wieder um Themen der Art: noch mehr Airbags, zusätzliche Gurtstrammer oder die Durchführung neuer Crashtestes bei noch höheren Geschwindigkeiten. Der eigentliche Fortschritt zeigt sich auch hier erst im Detail, nicht so sehr in Quantität als vielmehr in der Qualität.

Erst auf der Grundlage vieler aufeinander abgestimmter Maßnahmen lässt sich ein Optimum erreichen, das gleichzeitig Basis des Anspruchs ist, den BMW mit dem neuen 5er erfüllt. Das betrifft nicht nur die Zielvorgaben weltweit immer strenger gefasster Vorschriften und Gesetze, sondern auch die Verbraucherschutztests in Europa, USA und anderen Märkten, insbesondere aber die Anforderungen, die aus dem realen Unfallgeschehen erwachsen. Die sind noch weit vielfältiger und erfordern daher eine sehr differenzierte Auslegung des Fahrzeugs. Eigens dafür wurden wesentliche Entwicklungen aus dem 7er aufgegriffen und weitergeführt. Mit dem Ergebnis: der neue 5er ist auch in Bezug auf die passive Sicherheit ein Fahrzeug der Premiumklasse – ganzheitlich, innovativ und zukunftsweisend.

Unter dem attraktiven Design verbergen sich die Grundlagen einer effektiven Minimierung der Insassenbelastung und der Maximierung des Überlebensraumes im Falle eine Crashs:
  • hochbelastbare Trägerstrukturen für Frontal-, Seiten- und Heckaufprall, sowie Überschlag
  • optimal genutzte Deformationslängen
  • extrem steife Fahrgastzelle
  • kompatible Auslegung der Frontendstruktur
Zu einem hochwirksamen Rückhaltesystem gehören, neben den Airbags, natürlich auch die Lenksäule, das Lenkrad, Sitze, Kopfstützen, Gurte, Gurtstrammer, Gurtkraftbegrenzer sowie ein Package, das die maximal mögliche Vorverlagerung der Insassen im Innenraum erlaubt.

Advanced Safety Electronics.

Die intelligente Steuerung der aktiven Sicherheitskomponenten wird durch die Integration und Anpassung des bereits aus dem neuen 7er bekannten Sicherheits- und Informations-Systems optimiert und firmiert im neuen 5er unter Advanced Safety Electronics (ASE).

Wesentliche Komponenten von ASE sind dezentral angeordnete, intelligente Sensoren (Satelliten) und ein sehr schnelles Daten-Bussystem zur optimalen Auslösung von Airbags, Gurtstrammern und aktiven Kopfstützen. Die richtige Komponente mit der richtigen Stärke zur richtigen Zeit auszulösen, ist Aufgabe des Systems, das im Falle eines Crashs die Passagiere so optimal schützt. Nicht benötigte Funktionen werden auch nicht aktiviert.

Die Vorteile dieser innovativen Sicherheitstechnologie mit ihren dezentralen Satelliten zeigen sich in den Bereichen:
  • schnellere Datenerfassung und Datenaustausch
  • exaktere Crash-Erkennung
  • vernetztes Airbag-Steuerungssystem
  • selektive, der Unfallschwere angepasste Auslösung der Airbags, Gurtstrammer und aktiven Kopfstützen
  • höhere Auslösesicherheit
  • Batterieleitungsdiagnose bezüglich Beschädigung mit Abtrennung der Batterie über die Sicherheits-Batterieklemme im Bedarfsfall.
Die ASE-Sicherheitselektronik basiert auf einem optischen Bussystem (byteflight), das Sensor-Informationen austauscht und verarbeitet. Über diesen Bus werden Daten mit höchster Übertragungsgeschwindigkeit und Systemsicherheit an die im Fahrzeug verteilt angeordneten Satelliten übermittelt und untereinander ausgetauscht. Diese dezentralen Satelliten bestehen aus einem Steuergerät mit integrierter Sensorik und sind in der Lage, intelligente Entscheidungen zu treffen, die einen angeschlossenen Aktuator (Airbag, Gurtstrammer etc.) auslösen. Die einzelnen Sensoren ermöglichen ein optimales Ansteuern der pyrotechnischen Komponenten des Rückhaltesystems (Airbags, Gurtstraffer, aktive Kopfstütze etc.). Nur die Sicherheitskomponenten, die wirklich benötigt werden, werden aktiviert.

Das Bussystem „byteflight“ wurde von BMW zusammen mit System-Lieferanten speziell für sicherheitskritische Anwendungen entwickelt. Als Übertragungsmedium von „byteflight“ fungieren Kunststoff-Lichtwellenleiter mit einer hohen Datenrate bei sehr hoher Störfestigkeit. Der Datenbus „byteflight“ ist integrales Bestandteil des Bordnetzes und über ein zentrales Gatewaymodul mit den bekannten CAN-Bussen und dem Diagnosesystem vernetzt.

Karosseriestruktur.

Das große Know-how der Entwicklungs- und Sicherheitsexperten kam speziell in der Karosserie-Entwicklung zur Geltung. Der erstmalige Einsatz des gewichtsreduzierten Aluminium-Vorderbaus ermöglicht es, optimale Sicherheit bei deutlich geringerem Gewicht zu realisieren. Die Verwendung hochfester Bleche in großvolumigen Trägerstrukturen mit gezielt eingesetzten Verstärkungen schlägt sich in Spitzenwerten bei Steifigkeit wie auch Festigkeit nieder, während der Einsatz hochfester Kleber auf ca. 65 m Länge (entspricht ca. 50 Prozent) der Flanschverbindungen eine zusätzliche Gewichtsreduzierung bringt. Daraus entstand eine der fortschrittlichsten Fahrzeugstrukturen, die das Karosseriegerippe, die Türen und das Stoßfängersystem umfasst.

Frontalkollisionen.

Das Aufprallverhalten bei Kollisionen mit voller oder geringer Überdeckung sowie bei Crash unterschiedlicher Schwere hängt entscheidend von einer optimalen Abstimmung der Vorbaustruktur ab. Bei Frontalkollisionen unterscheidet man:
  • niedrige Crashbelastung.Darunter fallen leichtes Auffahren bis zu 4 km/h und Unfälle bis zu 15 km/h. Hier liegt besonderes Augenmerk auf einem guten Reparaturverhalten, das durch die weitgehend „kalten“ Verbindungstechniken Schrauben, Kleben und Stanznieten von Aluminium gegeben ist.
  • mittlere und hohe Crashbelastung.Hier muss die Vorbaustruktur mit der Vorderachse die Crashenergie aufnehmen und die Kräfte im Bedarfsfall über verschiedene Lastpfade in die Fahrgastzelle einleiten.
Niedrige Crashbelastung.

Ein Aluminium-Frontendmodul, bestehend aus Aluminium-Querträger, zwei verschraubten Deformationsboxen und einer Brücke mit Aufnahmen für Kühler und Scheinwerfer, wird mit den Motor- und Stützträgern verschraubt. Energieabsorbierende Schaumelemente sind vor dem Stoßfänger-Querträger in die Verkleidungen integriert. Bei einer Crashgeschwindigkeit von bis zu vier km/h verzehren die Schaumelemente die Aufprallenergie, so dass nachgeordnete Blechstrukturen unbeschädigt bleiben. Die Kunststoff_-

verkleidungen nehmen nach einem Unfallstoß wieder ihre ursprüngliche Form an. Bei einem Aufprall bis zu 15 km/h nimmt das Frontendmodul die gesamte Aufprallenergie auf, die Motorträger bleiben somit unbeschädigt.

Mittlere und hohe Crashbelastung.

Schwerpunkt der Abstimmung für mittlere und schwere Frontalkollisionen ist das optimale Zusammenspiel zwischen Vorderbaudeformation und Fahrgast_zellensteifigkeit. Es gilt möglichst viel energieabsorbierenden Deformations_weg bereitzustellen um damit das Niveau der Fahrgastzellenverzögerung zu minimieren und die Belastung der Insassen so gering wie möglich zu halten. Bei einer Offsetkollision ist es das Ziel, den Überlebensraum vor der Instrumententafel und im Fußraum zu gewährleisten, d.h. die Intrusion auf ein Minimum zu beschränken.
  • So wird durch genau berechnete und im praktischen Versuch erprobte sogenannte Lastpfade bei Frontal- und Offsetcrash eine optimale Verteilung der Kraft des Aufpralls auf die Karosseriestruktur bewirkt. Diese gezielte Lastverteilung kann in idealer Weise bei schweren Kollisionen – vor allem mit einseitiger Belastung – Kräfte in die stoßabgewandte Seite leiten und schützt den Stirn_wandbereich im Fußraum durch vorgelagerte dynamische Deformationszonen.
Seitenkollision.

Um die Belastungen der Insassen unter den biomechanischen Grenzwerten zu halten, müssen bei seitlichen Kollisionen die Deformationen und Kräfte minimiert werden. Die dazu erforderlichen Maßnahmen wirken, immer auf die reale Unfallsituation bezogen, auf drei Ebenen:
  • In der Bodenanlage übertragen verstärkte seitliche Schweller die Aufprallkräfte auf zwei Querträger unter den Vordersitzen. Die Sitzgestelle sind für die Seitencrash-Belastung dimensioniert und enthalten dafür u.a. ein stabiles Querrohr im Untergestell. Der zusätzlich verstärkte Mitteltunnel mit von unten geschraubten Brücken stellt die Kraftübertragung zu der stoßabgewandten Seite sicher.
  • Im Türenbereich sind die Säulen dreischalig konstruiert. Die B-Säule hat im Brüstungsbereich noch eine zusätzliche Verstärkung. Die Türen selbst weisen mehrere Verstärkungsprofile auf und sind mit extrem stabilen Scharnieren und Schlössern in den Rohbau eingebunden. Die Sitze schützen den Insassen mit besonders stabilen Sitz- und Lehnenrahmen. Zur Querabstützung dient auch der entsprechend ausgelegte Instrumentenquerträger zwischen den A-Säulen.
  • Der Dachrahmen ist an allen Knotenpunkten als dreischalige Konstruktion ausgeführt.
Durch diese Maßnahmen bleiben sowohl die Intrusionstiefe als auch die Intrusionsgeschwindigkeit im Falle einer seitlichen Kollision auf einem niedrigen Niveau.

Heckkollision.

Das Sicherheitspaket der hinteren Karosseriestruktur besteht aus zwei längs verlaufenden Trägern, zwei Querträgern im Achsbereich, dem Gepäckraum_boden, dem Heckabschlussträger und den hinteren Seitenwänden. Ein stabiler Stahl-Heckstoßfänger, mit energieabsorbierenden Deformations_elementen reduziert bei niedrigen Kollisionsgeschwindigkeiten den Schaden auf leicht austauschbare Komponenten.

Überschlag.

Die extrem verstärkten Säulen und Querträger der Fahrgastzelle sichern auch bei Überschlag den Überlebensraum der Insassen. Darüber hinaus sorgen die mit der Karosserie verklebte Front- und Heckscheibe für erhöhten Verformungswiderstand.

Insassenschutzsysteme.

Wesentlich für Insassenschutzsysteme, vor allem Gurte und Airbags aber auch Innenraum-Oberflächen, ist ein hohes Maß an Energieabsorption zur Reduzierung der Insassenbelastung, was wiederum auf das Deformationsverhalten der Karosserie abgestimmt sein muss.

Gurtsystem.

Das Gurtsystem für Fahrer und Beifahrer besteht aus:

Pyrotechnischer Gurtschlossstrammer mit Gurttrageerkennung.

Die Pyrotechnischen Gurtschlossstrammer beseitigen oder reduzieren im Crashfall eventuell vorhandene Gurtlose im Becken- und Schultergurt. Die Gurtschlossschalter als Gurttrageerkennung lösen bei nicht angelegtem Gurt eine optische und akustische Warnung und Erinnerung aus um das Anlegen des Sicherheitsgurtes zu unterstützen.

Gurtautomat mit Gurtkraftbegrenzung.

Die Gurtautomaten enthalten Kraftbegrenzer, die bei schweren Crashs die lokale Brustbelastung reduzieren und einen zusätzlichen Teil der Rückhaltefunktion auf den Airbag verlagern. Die optimale Abstimmung mit dem Airbag führt zu einem gleichmäßigen Abbau der kinetischen Energie des Insassen über die gesamte Dauer des Crashs und damit zu verringerter Insassen-Belastung.

Sitzbelegungserkennung.

Die Sensormatte zur Sitzbelegungserkennung im Fahrer- und Beifahrersitz ist in der Sitzfläche verbaut. Ab einem Gewicht von ca. 12 kg wird der Sitz als belegt erkannt.

Die Information der Sitzbelegung wird zur Ansteuerung folgender Aktuatoren benötigt:
  • Bestimmung der Airbag-Auslöseschwellen
  • Auslösung der Zündpillen für Gurtstrammer
  • Auslösung der aktiven Kopfstütze
Fondsicherheitspaket.

Das optionale Fond-Sicherheitspaket verfügt gegenüber der serienmäßigen Ausstattung mit 3-Punkt-Automatikgurten für alle drei Sitzpositionen zusätzlich über
  • Thorax-Seitenairbags,
  • Gurtautomaten mit Kraftbegrenzung und
  • Gurtstrammer
für die beiden äußeren Plätze.

Frontairbagsystem.

Das vordere Gurtsystem wird durch die Frontairbags, die je nach Unfallschwere mit zwei unterschiedlichen Generatorleistungen aufwarten, komplettiert. Das Volumen des Fahrerairbags beläuft sich auf ca. 53 Liter, das des Beifahrerairbags auf ca. 125 Liter. Bei mittlerer Unfallschwere geben die Gasgeneratoren für Fahrer und Beifahrer nur rund 70 Prozent des Maximaldrucks ab, was eine wirkungsvolle Reduktion der Aggressivität bedeutet. Der Airbagdruck wird über den Zündverzug zwischen beiden Generatorladungen geregelt, wobei immer beide Stufen auslösen, um eine gefahrlose Bergung der Insassen bzw. Entsorgung der Airbags sicherzustellen.

Sicherheitslenksäule.

Die Lenksäule zeichnet sich vor allem durch das vom 7er übernommene, auf den 5er angepasste Deformationselement zur Reduktion der Kopf- und Brustbelastung des Fahrers aus. Die Koppelelemente der unteren und oberen Lenksäule aus Wellrohr und Schiebestücken gleichen unfallbedingte Rückverlagerungen des Lenkgetriebes und hohe Stirnwandintrusionen aus.

Das Deformationselement direkt hinter dem Lenkrad ist aufgrund seiner Energieabsorption eine ideale Ergänzung der Gurtkraftbegrenzer bei entsprechender Insassenvorverlagerung. Selbst einem nicht angegurteten Fahrer bietet es zusätzlichen Schutz.

Aktive Kopfstütze.

Die aktive Kopfstütze für Fahrer und Beifahrer gehört zum Multifunktionssitz, der als Sonderausstattung erhältlich ist. Er bietet die Möglichkeit, je nach Komfortwünschen den Abstand zwischen Kopfstütze und Kopf durch elektrisches Verstellen des Lehnenkopfes um bis zu ca. neun Grad zu vergrößern. Im Falle eines Crashs reduziert die aktive Kopfstütze diesen Abstand durch Aktivierung einer unabhängigen (pyrotechnisch bestätigten) Kopfstützenmechanik, um so etwaigen Halswirbelverletzungen vorzubeugen. Ein weiterer Vorteil des Systems, speziell nach Heckkollisionen mit niedriger Unfallschwere, sind die geringen Kosten, die nach Auslösung nur für den Ersatz des Gas-Generators anfallen.

Seitencrash-Rückhaltesystem:

Der Schutz der Insassen beim Seitencrash wird von den Thorax-Seitenairbags und der energieabsorbierenden Gestaltung der Türverkleidung und Armauflage sowie dem Advanced ITS Kopfairbag gewährleistet.

Die wesentliche Ergänzung der Seitenairbags bildet der Kopfairbag, der wie schon im Siebener um ein Segel zum Advanced ITS (Inflatable Tubular Structure) erweitert wurde. Im Dachbereich untergebracht, besteht das Advanced ITS-System aus dem bekannten Gewebeschlauch, um den ein zusätzliches Segel gespannt wurde. Es reicht von der A- bis zur C-Säule, deckt somit den gesamten Seitenbereich ab und schützt den Kopfbereich vorne und hinten. Am Dachrahmen befestigt, wird das Segel im Falle der Auslösung durch den sich aufblasenden Gewebeschlauch nach unten gespannt. Das Schlauchvolumen beträgt ca. 24 Liter. Die Vorteile des Systems sind:
  • Erweiterter Abdeckbereich für die Seitenscheiben vorne und hinten.
  • Rückhaltung der Insassen beim Seitenaufprall oder Überschlag. Ein nach außen Pendeln des Kopfes wird verhindert. Das führt zu geringeren Halsbelastungen und Kopfverletzungen.
  • Verbesserter Schutz vor Glassplittern und eindringenden Objekten.
  • Größerer Schutzbereich auch für alle Insassengrößen.
Durch das geschlossene System bleibt die Strukturfestigkeit und Stabilität mehrere Sekunden erhalten. Das ist besonders bei Überschlägen oder auch Sekundärunfällen von großem Vorteil.
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Viele Grüße Hermann

"Nur wer für den Augenblick lebt, lebt für die Zukunft"Heinrich von Kleist
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